将扭曲电子学与自旋电子学相结合将是量子电子学下个巨大飞跃

发布时间：2023-07-07 19:30:41 所属栏目：动态来源：网络

导读： 　　Twistronic 不等同于新潮的跳舞招式，高端的健身体验以及全新的流行乐风尚。不，它比任何这些都酷得多。这是量子物理学和材料科学中令人兴奋的新发展，范德华材料分层堆叠在一起，就像

　　Twistronic 不等同于新潮的跳舞招式，高端的健身体验以及全新的流行乐风尚。不，它比任何这些都酷得多。这是量子物理学和材料科学中令人兴奋的新发展，范德华材料分层堆叠在一起，就像一叠纸一样，可以轻松扭曲和旋转，同时保持平坦，量子物理学家已经使用这些堆叠来发现有趣的量子现象。

　　加上反铁磁体的扭曲双层（tDB）的量子自旋概念，可以具有可调摩尔纹磁性。这为Twistrononics的下一步提供了一类新的材料平台：自旋电子学。这项新科学可能会带来有前途的存储器和自旋逻辑器件，为物理学世界开辟一条全新的自旋电子学应用途径。

　　现在，一个量子物理学和材料研究人员团队引入了使用CrI控制自旋自由度的扭曲。该团队由东北大学材料研究所（WPI-AIMR）的首席研究员Yong P. Chen教授领导。陈还是美国普渡大学和丹麦奥胡斯大学的教授。

　　“在这项研究中，我们制造了扭曲的双双层CrI3，也就是说，双层加双层，它们之间有一个扭转角，“为这项研究进行实验的郑光辉博士说，他现在是WPI-AIMR陈实验室的助理教授，”我们报告了具有丰富磁相的摩尔纹磁性和通过电方法显着可调谐。

　　“我们堆叠并扭曲了一个反铁磁体，瞧，得到了一个铁磁体，”陈说。“这也是最近在扭曲2D材料中出现的'扭曲'或摩尔纹磁性领域的一个突出例子，其中两层之间的扭曲角度提供了一个强大的调谐旋钮，并显着改变了材料属性。

　　“制造扭曲的双层CrI3，我们撕毁了双层CrI的一部分3，使用所谓的撕裂堆叠技术旋转并堆叠到另一部分，“Cheng 解释道。

　　“通过磁光克尔效应（MOKE）测量，这是一种探测几个原子层的磁性行为的灵敏工具，我们观察到铁磁（FM）和反铁磁（AFM）阶次的共存，这是摩尔磁性的标志，并进一步证明了电压辅助磁开关。这种莫尔磁性是一种新颖的磁性形式，具有空间变化的铁磁相和反铁磁相，根据莫尔超晶格周期替。

　　到目前为止，Twistronics 主要集中在调节电子特性上，例如扭曲双层石墨烯。研究团队希望引入旋转自由度的扭曲，并选择使用CrI3，一种层间反铁磁耦合的vdW材料。堆叠的反铁磁体扭曲到自身上的结果是通过制造具有不同扭曲角度的样品来实现的。换句话说，一旦传感器制造出来，每个单独设备的三维模型的扭转角度就可能会变得相对固定，然后进行MOKE系统性能的测量。

　　该实验的理论计算由普渡大学的一个小组进行，该小组由该论文的通讯作者Pramey Upadhyaya和Yong P. Chen领导。这为陈的团队得出的观察结果提供了强有力的支持。

　　“我们的理论计算揭示了一个丰富的相图，其中包含TA-1DW，TA-2DW，TS-2DW，TS-4DW等非共线相，”Upadhyaya说。

　　这项研究被Chen的团队纳入了一条正在进行的研究途径。这项工作遵循该团队最近发表的几篇与“2D磁铁”的新物理学和性质相关的出版物，例如“2D反铁磁体异质结构中电场可调界面铁磁性的出现”，最近发表在Nature Communications上。这一研究途径在扭曲电子学和自旋电子学领域具有令人兴奋的可能性。

　　“确定的摩尔纹磁体为自旋电子学和磁电子学提供了一类新的材料平台，”陈说。“观察到的电压辅助磁开关和磁电效应可能会导致有前途的存储器和自旋逻辑器件。作为一种新颖的自由度，这种扭曲可以适用于vdW磁体的各种同/异双层，为追求新的物理和自旋电子学应用提供了机会。然而，由于vdw磁体具有极高的磁导率，因此需要大量的能量来维持它的磁场。

（编辑：葫芦岛站长网）

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